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低水平激光作用的分子机制2023-08-01 08:38:23

21世纪前,所有涉及光生物调节疗法的研究均是以低水平激光作为光源,学者们普遍认为可见光及近红外光波段对细胞和组织能够产生有益的生理效应,且激光的治疗作用均是基于其具有单色性、相干性等特征。近年来,发光二极管和宽带光等非相干性光源也普遍应用于光生物疗法中。和许多生物现象一样,光生物调节作用于间充质干细胞时也存在双相剂量反应,若能量密度不足或照射太短可能导致治疗效果不明显,反之则可能产生抑制作用,甚至使情况进一步恶化。

此外,有研究利用低水平激光修复大鼠胫骨皮质时发现,碱性磷酸酶与钙沉积在干预后9-15d达到峰值效应,启示研究者们光生物刺激作用会在固定时间段内达到效应高峰,超过这个时间段后,刺激作用会逐步衰减。如何找到能量密度与照射时间之间的平衡点,采用最佳剂量干预靶向组织,避免出现毒物兴奋效应?对此,研究者们还无从得知。也正是因为光生物调节的标准化治疗参数难以达成共识,治疗方案的推广受到了限制,疗效缺乏可比性。
 
此疗法是将细胞与组织暴露于可见光及近红外光下进行治疗,输出功率多为毫瓦级,一般不超过250mW,相较于用以切割、消融治疗的激光,低水平激光的能量密度较低,因而称之为“低水平”。若干研究探讨了低水平激光作用的分子机制,结果发现其光子在线粒体中被细胞色素c氧化酶吸收后,提高了一氧化氮、ATP、钙离子和活性氧等分子的活性。低水平激光干预细胞和组织时能够产生一系列生物刺激作用,因而被广泛地应用于临床研究与基础研究中。发光二极管是一种半导体光源,属于不相干单色光源,早期的LED多为电子产品的配件,虽能发出较弱的红光,但并无显著的生物活性。随后有研究团队开发了用于基础研究的Nasa LED,在过去的15年里,LED技术不断改进,并形成了自身独特的生物学特点,除去是否具有相干性外,LED光与低水平激光在光谱宽度、颜色纯度等均有明显差异。
 
出自《光生物调节诱导间充质干细胞的成骨分化》作者宋悦,舒晴,贾绍辉。